Speicherverwaltung

Der Mangel an Arbeitsspeicher ist eines der ältesten Probleme der Computertechnik und er hat Generationen von Programmierern und Anwendern geplagt. In manchen Fällen muss sich der Programmierer dieses Problems annehmen und beim Entwurf seines Programmes auf den begrenzten Speicher Rücksicht nehmen. Vielleicht wird er beispielsweise statt eines schnellen Algorithmusses einen langsameren mit geringem Speicherbedarf verwenden. Diese Situation findet man häufig bei Embbedded Systems, die in großen Stückzahlen produziert werden. Wenn ein Laufwerk vorhanden war, arbeitete man früher oft mit Overlays: Programmteile wurden nach Vorgabe des Programmierers zeitweilig ausgelagert. Bei PCs, Workstations und Großrechnern dagegen kann bei der Programmerstellung keine Rücksicht auf die Speichergröße genommen werden. Ein Programm wird auf vielerlei Rechnern mit völlig unterschiedlicher Speichergröße ausgeführt, ein evtl. Speichermangel muss beim Anwender behoben werden. Das bedeutet aber nicht unbedingt, dass mehr physikalischer Speicher installiert werden muss, vielmehr arbeitet das Betriebssystem mit virtuellem Speicher. Das Konzept des virtuellen Speichers bedeutet, dass aus der Sicht des Programmes immer genügend Speicher vorhanden ist und der Adressraum scheinbar (fast) unbegrenzt ist. Der Programmierer arbeitet mit virtuellen Adressen (logischen Adressen), die er völlig frei vergeben kann. Er muss keine Rücksicht darauf nehmen, ob diese Adressen im real vorhandenen physikalischen Arbeitsspeicher wirklich existieren. Das Betriebssystem löst diese Aufgabe mit der vorübergehenden Auslagerung von Speicherbereichen auf einen Massenspeicher, meistens die Festplatte.